KR20120136818A - 태양광 발전설비의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 일정각도 경사지게 배치되는 태양전지 모듈; 및 내부에 물 수용공간이 형성되며 상기 태양전지 모듈의 후면에 접촉되는 하우징과, 상기 하우징의 일측에 설치되어 물을 상기 물 수용공간으로 인입시키는 인입관과, 상기 하우징의 타측에 설치되어 상기 물 수용공간으로부터 오버플로우되는 물을 인출시키는 인출관이 구비된 냉각부재;를 포함하는 태양광 발전설비의 냉각장치가 제공된다.
이에 의하면, 접촉에 의한 간접 냉각 방식으로 태양전지 모듈을 지속적으로 냉각시킬 수 있어서 태양광 발전효율을 항상 일정하게 유지할 수 있게 된다.

Description

태양광 발전설비의 냉각장치 {Cooling apparatus of solar power plant}

본 발명은 과열된 태양전지 모듈을 적정 온도로 냉각시키는 태양광 발전설비의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 발전 장치는 빛이 조사(照射)되면 광전 효과에 의해 광 기전력을 발생하는 태양 전지를 이용하여 전기를 생산하게 된다.

이와 같은 종래의 태양광 발전 장치는, 태양으로부터 입사되는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 태양전지 모듈(10, Solar Cell Module)과, 상기 태양전지 모듈(10)을 지지하기 위한 지지수단(15) 그리고 상기 태양전지 모듈(10)의 일측에 설치되는 분무수단(30)을 포함하여 구성된다.

상기 태양전지 모듈(10)은 다수의 태양 전지를 연결하여 모듈화한 것으로서, 이 태양 전지에 내장된 반도체 물질이 태양 빛을 받아 전기를 생성하게 된다.

이와 같은 상기 태양전지 모듈(10)은 뜨거운 태양열에 의해 모듈 온도가 약 25℃ 이상으로 상승하게 되면 그 내부에 흐르는 전류의 저항값이 커지게 되어 전력이 손실되므로 발전 효율이 저하될 뿐만 아니라, 열화로 인한 출력저하로 수명이 단축이 된다.

태양전지 모듈(10)의 열화, 수명 단축 그리고 출력저하 문제를 해결하기 위해 상기 분무수단(30)은 도 1에 도시된 바와 같이, 외부로부터 인입되는 물 유입 관로(31)와, 물 유입 관로(31)와 연통된 실린더(32)와, 실린더(32)의 내부에 신장가능하게 설치되는 가동바(33) 및 가동바(33)의 상단에 구비된 물 분사용 노즐(34)을 포함하여 구성된다.

태양전지 모듈(10)의 온도가 적정치 이상으로 상승할 경우, 수동 혹은 자동으로 물 유입 관로(31)로 물을 유입시켜 물 분사용 노즐(34)을 통해 태양전지 모듈(10)의 상면으로 물을 분출시키는 직접 냉각 방식을 통해 상기 태양전지 모듈(10)의 열화 및 수명 단축문제를 해결하게 된다.

그런데, 이러한 분무수단(30)은 태양 빛이 강열한 여름철에 사용될 경우, 물이 분출되는 동안에만 태양전지 모듈(10)을 냉각시킬 수 있을 뿐, 냉각 직후 모듈의 온도가 대기온도만큼 다시 상승하여 지속적인 냉각효과를 기대하기 어려운 단점이 있다.

따라서, 태양광 발전효율은 태양전지 모듈(10)의 온도 차이에 따라 불균일한 상태를 보이게 된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 태양전지 모듈을 적정온도로 지속 냉각시킬 수 있는 태양광 발전설비의 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 태양광 발전설비의 냉각장치는, 일정각도 경사지게 배치되는 태양전지 모듈; 및 내부에 물 수용공간이 형성되며 상기 태양전지 모듈의 후면에 접촉되는 하우징과, 상기 하우징의 일측에 설치되어 물을 상기 물 수용공간으로 인입시키는 인입관과, 상기 하우징의 타측에 설치되어 상기 물 수용공간으로부터 오버플로우되는 물을 인출시키는 인출관이 구비된 냉각부재;를 포함하여 구성된다.

상기 냉각부재에는, 상기 하우징의 저부에 설치되어 상기 물 수용공간에 저장된 물을 배수시키기 위한 배수밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징에는, 상기 태양전지 모듈과의 접촉면에 결로방지용 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 결로방지용 홈은, 상기 태양전지 모듈의 경사진 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징의 내부에는 상기 태양전지 모듈의 경사진 방향으로 형성되는 적어도 하나의 유로안내판이 설치되는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 태양광 발전설비의 냉각장치에 의하면, 접촉에 의한 간접 냉각 방식으로 태양전지 모듈을 지속적으로 냉각시킬 수 있어서 태양광 발전효율을 항상 일정하게 유지할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 일례에 따른 태양광 발전설비를 개략적으로 나타내 보인 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전설비의 냉각장치를 나타내 보인 사시도,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도 및
도 4는 도 2의 냉각부재의 변형 예를 나타내 보인 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전설비의 냉각장치에 대해 상세하게 살펴본다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전설비의 냉각장치는 일정각도 경사지게 배치되는 태양전지 모듈(110)과, 상기 태양전지 모듈(110)을 냉각시키기 위한 냉각부재(120)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 태양전지 모듈(110)은 다수의 태양 전지를 연결하여 모듈화한 것으로서, 이 태양 전지에 내장된 반도체 물질이 태양 빛을 받아 전기를 생성하게 된다.

이와 같은 상기 태양전지 모듈(10)은 뜨거운 태양열에 의해 온도가 약 25℃ 이상으로 상승하게 되면 그 내부에 흐르는 전류의 저항값이 커지게 되어 전력이 손실됨으로 발전 효율이 저하될 뿐만 아니라, 열화로 인한 출력저하로 수명이 단축될 수 있어서 이를 적정온도로 냉각시킬 필요가 있다.

이를 해결하기 위해, 상기 냉각부재(120)는 내부에 물 수용공간(120a)이 형성되며 상기 태양전지 모듈(110)의 후면에 접촉되는 하우징(121)과, 상기 하우징(121)의 일측에 설치되어 물을 상기 물 수용공간(120a)으로 인입시키는 인입관(122)과, 상기 하우징(121)의 타측에 설치되어 상기 물 수용공간(120a)으로부터 오버플로우되는 물을 인출시키는 인출관(123)으로 이루어진다.

여기서, 상기 하우징(121)은 도면에서 사각진 형상으로 도시되었으나, 상기 태양전지 모듈(10)의 판면 형상과 대응(상기 태양전지 모듈(10)의 후면 전체가 접촉)될 수 있으면 원형, 타원형, 다각형 등 다양한 형상이 있을 수 있다.

아울러, 상기 하우징(121)에는 상기 태양전지 모듈(110)과의 접촉면에 결로방지용 홈(120b)이 형성될 수 있다.

상기 결로방지용 홈(120b)은 상기 태양전지 모듈(110)의 경사진 방향으로 복수로 형성되어 상기 태양전지 모듈(10)의 후면에서 형성되는 이슬이 도 2에 도시된 바와 같이 자연적으로 드랍(Drop) 될 수 있게 한다.

또한, 상기 인입관(122)과 인출관(123)은 상기 태양전지 모듈(110)의 경사진 구조에 의해 상기 하우징(121)의 내부에 물을 충만시킨 후 오버플로우 될 수 있도록 상기 하우징(121)의 상부 양측으로 각각 배치되며, 형상에 있어 외부로 연장된 관 타입으로 설치되지 않고 외부의 수관이 끼우져 연통될 수 있는 홀 타입으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 냉각부재(120)에는 상기 하우징(121)의 저부에 설치되어 상기 물 수용공간(120a)에 저장된 물을 배수시키기 위한 배수밸브(124)가 더 구비될 수 있다.

이 배수밸브(124)는 평상시 잠긴 상태이며, 겨울철 상기 태양전지 모듈(10)에 대한 냉각이 불필요할 경우, 상기 냉각부재(120)의 하우징(121) 내부의 물을 강제 배수시킬 수 있도록 오픈된다.

아울러, 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 냉각부재(120)의 내부에 상기 태양전지 모듈(110)의 경사진 방향으로 위치하여 상기 물 수용공간(120a)을 다수의 분리된 공간으로 구획하는 적어도 하나의 유로안내판(125)을 더 포함할 수 있다.

이 유로안내판(125)은 복수로 교차되게 설치됨이 바람직한데, 물 수용공간(120a)의 내부로 인입된 물의 흐름을 원활히 하여 태양전지 모듈(110)과 열교환되어 온도 상승한 물이 신속히 배수될 수 있도록 하며, 물 수용공간(120a)의 내부로 인입된 물의 출렁임을 최소화하여 태양전지 모듈(110)의 안정된 운용을 기할 수 있게 된다.

이하, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전설비의 냉각장치의 작용에 대해 살펴본다.

태양전지 모듈(110)의 표면 온도가 적정치 이상으로 상승할 경우, 수동 혹은 자동제어에 의해 외부 수관으로부터 물이 유입되어 인입관(122)을 통해 태양전지 모듈(120)의 하우징(121) 내부에 대한 물 공급이 이루어진다.

도 2와 도 3의 구조에 의하면, 태양전지 모듈(110)의 경사진 구조에 의해 하우징(121)으로 공급되는 물은 저부에서부터 물이 서서히 차 오르게 되며, 물이 충만될 경우 오버플로우 되어 인출관(123)을 통해 배출된다.

도 4의 구조에 의하면, 태양전지 모듈(120)의 하우징(121) 내부로 공급된 물이 복수의 유로안내판(125)을 통해 도시된 화살표 방향으로 출렁임이 최소화되면서 유동되어 태양전지 모듈(110)과 열교환된 물부터 순차적으로 신속히 배출이 될 수 있다.

태양전지 모듈(110)은 발전요구량에 따라 복수 개가 설치되므로 인출관(123)을 통해 배출되는 물은 바로 인접한 또 다른 냉각부재(120)의 인입관(122)과 연결되어 복수의 태양전지 모듈(110)을 연이어서 냉각시키게 된다.

공급되는 물은 별도의 동력수단 또는 낙차원리에 의해 순환식으로 공급이 되고, 물 공급원인 물 탱크에서는 순환된 물을 저온으로 냉각시켜 다시 태양전지 모듈(110)의 냉각에 재활용할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 태양광 발전설비의 냉각장치에 의하면, 접촉에 의한 간접 냉각 방식으로 태양전지 모듈을 지속적으로 냉각시킬 수 있어서 태양광 발전효율을 항상 일정하게 유지할 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

Claims (5)

1. 일정각도 경사지게 배치되는 태양전지 모듈(110); 및
   내부에 물 수용공간(120a)이 형성되며 상기 태양전지 모듈(110)의 후면에 접촉되는 하우징(121)과, 상기 하우징(121)의 일측에 설치되어 물을 상기 물 수용공간(120a)으로 인입시키는 인입관(122)과, 상기 하우징(121)의 타측에 설치되어 상기 물 수용공간(120a)으로부터 오버플로우되는 물을 인출시키는 인출관(123)이 구비된 냉각부재(120);
   를 포함하는 태양광 발전설비의 냉각장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 냉각부재(120)에는,
   상기 하우징(121)의 저부에 설치되어 상기 물 수용공간(120a)에 저장된 물을 배수시키기 위한 배수밸브(124)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 하우징(121)에는,
   상기 태양전지 모듈(110)과의 접촉면에 결로방지용 홈(120b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 결로방지용 홈(120b)은,
   상기 태양전지 모듈(110)의 경사진 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 하우징(121)의 내부에는,
   상기 태양전지 모듈(110)의 경사진 방향으로 형성되는 적어도 하나의 유로안내판(125)이 설치되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전설비의 냉각장치.

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